KR20100127231A

KR20100127231A - Ｍｉｍｏ수신장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100127231A
Application number: KR1020107020778A
Authority: KR
Inventors: 구니후사 마루야마; 마사유키 기마타
Original assignee: 닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-12-03
Also published as: CN101981845A; WO2009119645A1; JP5093343B2; CN101981845B; US8477865B2; US20110044383A1; EP2259465A1; JPWO2009119645A1; EP2259465A4

Abstract

코히런트대역폭계산부(41)는 각 송수신 안테나 간의 경로에 대해 수신신호(R1-RN)으로부터 얻은 시간영역의 채널응답에 기초해 코히런트대역폭을 계산한다. 웨이트계산제어부(42)는 코히런트대역폭에 기초해 등화웨이트를 계산할 대상 서브캐리어를 결정한다. 웨이트계산부(31)는 각 대상 서브캐리어의 등화웨이터를 계산한다. 웨이트보간부(43)는 등와웨이트를 계산하지 않은 서브캐리어에 대해 등화웨이트를 얻을 수 있도록 등화웨이트를 사용하여 보간처리를 실시한다.

Description

ＭＩＭＯ수신장치 및 방법{MIMO receiving apparatus and method}

본 발명은, 무선통신기술에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 복수의 수신안테나에서 수신한 싱글 캐리어 신호를 주파수영역의 신호로 변환하고, 주파수영역의 신호 처리에 의해 신호의 원상회복을 행하는 MIMO다중방식에 관한 것이다.

차세대이동통신의 무선통신방식에서는 고속데이터전송을 실현하는 것이 중요하다. 고속데이터전송을 실현하는 기술로서, 복수의 송신안테나로부터 동일한 주파수, 시간을 써서 신호를 송신하고, 복수의 수신안테나를 써서 신호의 원상회복(신호 분리)을 행하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)다중방식이 주목을 받았다.

도 4는 MIMO송수신장치의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 이 설명된 예에서는, 송신 안테나의 수는 M(M은 1이상의 정수), 수신안테나의 수는 N(N은 1이상의 정수)이다.

도 4에 있어서, 송신측은 송신 안테나 A₁₁∼A_1M 및 송신장치(1)를 구비한다. 수신측은 수신 안테나 A₂₁∼A_2N 및 수신장치(2)를 구비한다. 다른 송신신호 S₁∼S_M는 동일한 주파수 및 시간을 써서 복수의 송신안테나 A₁₁∼A_1M로부터 송신되고, 수신신호 R₁∼R_N는 복수의 수신안테나 A₂₁∼A_2N을 써서 수신된다. 이는 전송대역폭을 증가시키지 않고 송신안테나 수에 비례한 고속데이터 전송을 가능하게 한다. 수신측에서는 복수의 수신안테나 A₂₁∼A_2N에서 수신한 수신신호 R₁∼R_N으로부터 복수의 송신안테나 A₁₁∼A_1M으로부터의 송신신호 S₁∼S_M을 신호분리처리하고, 원상회복신호 D₁∼D_M을 출력할 필요가 있다.

MIMO다중신호의 원상회복방법에는 여러 가지 방법이 있다. 비교적 간이한 방법으로는 선형필터 수신이 있다. 싱글 캐리어신호로 MIMO다중방식을 채용했을 경우, 다른 송신안테나로부터의 간섭뿐만 아니라 소망의 송신안테나신호의 멀티패스(multipath)도 간섭이 된다. 이 경우에 있어서, 이들의 간섭을 동시에 억압하는 필터수신이 유효하다. 주파수영역의 신호 처리를 행함으로써 연산량을 대폭 삭감할 수 있는 주파수등화기가 제안되어 있다(예를 들어, 참조문헌1 : Xu Zhu and Ross D. Murch, "Novel Frequency-Domain Equalization Architectures for a Single-Carrier Wireless MIMOSystem", IEEE VTC2002-Fall, pp.874-878, Sep. 2002).

주파수등화기는 등화웨이트(웨이트)를 계산하기 위해서, 주파수영역의 채널 추정을 필요로 한다. 이를 위해, 레퍼런스수신신호를 직접 주파수영역으로 변환하고, 주파수영역에서 레퍼런스신호와의 상관을 취하는 것에 의해 채널을 추정하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 참조문헌2 : 키마타(木全) 및 요시다(吉田), "A Study of Frequency Domain Demodulation Scheme in Uplink Single-Carrier IFDMA", Proceedinga of the IEICE General Conferance 2006, B-5-36).

도 5는 관련되는 MIMO수신장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5는 참조문헌1, 2에 기재된 주파수영역등화기, 주파수영역채널추정을 싱글 캐리어신호의 MIMO수신장치로 채용한 구성예를 설명한다. 송신안테나의 수가 M(M은 1이상의 정수), 수신안테나의 수가 N(N은 1이상의 정수)인 MIMO수신장치가 설명될 것이다.

이 MIMO수신장치는 메인처리부로서, 수신신호 R₁∼R_N에 대응하는 N개의 수신신호처리부(10), 웨이트계산부(31), 등화필터(32), 및 역이산푸리에변환(IDFT:Inverse Discrete Fourier Transform)부(33₁∼33_M)를 구비한다.

각 수신신호처리부 10_n(n은 1∼N의 정수)는 메인처리부로서, 사이클릭프레픽스(Cyclic Prefix)제거부(이하, CP제거부라 함, 11_n), 고속푸리에변환부(FFT, 12_n), 서브캐리어디맵핑부(13_n), 및 전송신호 S₁∼S_M에 대응하는 M개의 채널추정치계산부(20_1n 내지 20_Mn)을 구비한다.

수신신호처리부(10_n)에 있어서, CP제거부(11)는 수신신호 R_n를 수신하고 수신신호로부터 CP에 상당하는 부분을 제거한다.

FFT부(12_n)는 CP제거부(11_n)에서 CP를 제거한 수신신호를 수신하고, NFFT포인트(NFFT는 2의 거듭제곱수)의 FFT를 행하고, 주파수영역으로 변환한 수신신호를 출력한다.

서브캐리어디맵핑부(13)는 FFT부(12_n)에서 주파수영역으로 변환한 수신신호를 수신하고, 대상이 되는 데이터통신의 통신 대역에 포함되는 서브캐리어만을 선택하고, 불필요한 서브캐리어를 솎아 내 처리하고, 수신신호(R_n)의 신호대역수신 신호로서 서브캐리어를 출력한다.

각 채널추정치계산부(20_mn)(m은 1∼M의 정수)은 서브캐리어디맵핑부(13_n)으로부터 출력된 수신신호(R_n)의 신호대역 수신신호를 레퍼런스 수신신호로 사용하여 수신신호(R_n)에 포함되는 송신신호 Sm의 채널추정치를 산출한다. 채널추정치계산부(20_mn)는 레퍼런스 신호생성부(21_mn), 상관처리부(22_mn), 역고속푸리에변환(IFFT)부(이하, IFFT부라고 함, 23_mn), 잡음패스제거부(24_mn), 및 FFT부(25_mn)을 구비한다.

레퍼런스 신호생성부(21_mn)는 수신신호(R_n)의 레퍼런스 수신신호와의 상관 처리에 사용되는 레퍼런스신호를 생성한다. 이 레퍼런스 신호생성부(21mn)는 레퍼런스 수신신호의 부호특성을 완전히 캔슬(cancel)하는 제로포싱(ZF : Zero Forcing)법, 상관처리에 있어서의 잡음강조를 억제하는 최소평균제곱오차(MMSE : Minimum Mean Square Error)법, 클리핑(clipping)법 등을 사용할 수 있다.

상관처리부(22_mn)는 수신신호(R_n)의 레퍼런스 수신신호와 레퍼런스신호생성부(21_mn)으로부터의 레퍼런스신호와의 상관 처리에 의해, 주파수영역의 채널을 추정하고, 송신안테나(A_1m)와 수신안테나(A_2n)의 서브캐리어 k(0≤k≤N_DFT1）를 위한 채널추정치 H_BF _,m,n(k)를 다음식(1)에 의해 계산한다.

여기서, X^＊ _m（k)은 레퍼런스 신호생성부(21_mn)에 의해 생성된 서브캐리어 k를 위한 송신안테나 A_1m의 레퍼런스신호이고 R_RS _,n(k)는 서브디맵핑부(13_n)에 의해 얻은 서브캐리어 k를 위한 수신안테나 A_2n의 레퍼런스 수신신호이고, ＊는 공액복소수를 나타낸다.

IFFT부(23_mn)는 상관처리부(22_mn)에서 추정한 주파수영역의 채널추정치를 시간 영역의 채널 응답으로 변환한다.

잡음패스제거부(24_mn)는 IFFT부(23_mn)의 출력인 주파수영역의 채널응답으로부터 잡음만을 포함하는 포인트의 신호(잡음패스)를 0으로 치환함으로써 제거한다.

잡음패스제거부(24_mn)는 시간창필터나 잡음문턱값제어를 사용한다. 채널응답이 CP폭 내에 제한되어 있다고 가정하면, 창필터는 CP폭에 상당하는 구간 이외의 포인트의 신호를 잡음패스로 간주해 이들을 0으로 치환한다. 잡음문턱값제어는 소정의 문턱값 이하의 포인트의 신호를 잡음패스로 간주하여 0으로 치환한다. 시간창필터와 잡음문턱값제어를 병용할 경우는, 시간창필터의 창 밖의 잡음의 평균치가 잡음문턱값으로 사용될 수 있다.

FFT부(25_mn)는 잡음패스제거부(24_mn)에서 잡음패스 제거한 채널응답을 FFT 하고, 잡음억압한 주파수영역의 채널추정치를 출력한다.

웨이트계산부(31)는 수신신호처리부(10₁∼10_N)의 채널추정치계산부(20₁₁∼25_MN)에 있어서의, FFT부(25₁₁∼25_MN)의 출력인 잡음억제된 주파수영역의 추정치를 수신하고 등화 웨이트를 계산한다. 웨이트계산부(31)는 MMSE법이나 ZF법을 일반적으로 사용한다. 서브캐리어 k를 위한 송신안테나 A1m의 MMSE 등화 웨이트 벡터 Wm(k)는 수학식(2)에 의해 계산된다.

여기서, H는 공액복소수전치, δ²은 잡음전력, Ⅰ는 단위행렬이고, H_AF _,m(k)는 송신안테나 A_1m과 각 수신안테나 A₂₁∼A_2n와의 사이에 서브캐리어 k를 위한 채널추정백터이다. 채널추정벡터 H_AF _,m(k) 및 등화 웨이트 벡터 W_m(k)는 수학식(3) 및 수학식(4)에 의해 정의된다.

여기서, T는 전치를 나타내고, 채널추정벡터 H_AF _,m(k)의 요소는 FFT부(25₁₁∼25_MN)의 출력인 잡음억제된 주파수영역의 채널추정치를 나타낸다.

등화필터(32)는 웨이트계산부(31)에 의해 계산된 등화웨이트 및 수신신호처리부(10₁∼10_N)의 서브캐리어디맵핑부(13₁∼13_N)에 의해 얻은 수신신호(R₁∼R_N)의 신호대역수신신호를 수신하고 주파수영역에서 수신신호의 등화처리를 행한다. 등화 필터(32)에 의해 등화, 신호분리된 서브캐리어 k를 위한 송신신호벡터 Y(k)는 수학식(5)에 의해 계산되고 수학식(6)에 의해 정의된다.

여기서, W(k)는 서브캐리어 k를 위한 등화웨이트 행렬이고, R_D(k)는 서브캐리어 k를 위한 수신신호벡터이다. 수신신호벡터 R_D(k)의 요소는 서브캐리어디맵핑부(13₁∼13_N)에 의해 얻은 주파수영역에 있어서의 수신신호(R₁∼R_N)의 신호대역수신신호를 나타낸다. W(k)와 R_D(k)는 수학식(7) 및 수학식(8)에 의해 정의된다.

IDFT부(33₁∼33_M)은 등화필터(32)의 출력인 주파수영역의 등화신호를 수신하고, N_IDFT포인트(N_IDFT는 2이상의 정수)의 IDFT를 행해 이들을 시간영역에서의 신호로 변환하고 원상회복신호(D₁∼D_M)로서 출력한다.

그러나, 이러한 MIMO수신장치에 있어서는, 등화웨이트 생성으로부터 신호분리까지의 연산량이 많고, 신호 대역이 넓어지는 만큼 처리지연이 증가한다. 이는 신호분리를 위한 등화처리에 사용될 등화웨이트가 신호대역의 각 서브캐리어에 대하여 연산되기 때문이다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것이고, 본 발명의 예시적인 목적은 등화웨이트를 생성해 송신 신호의 분리를 행하는 MIMO수신에 있어서, 전파 환경에 따라서 등화웨이트를 계산하는 대상서브캐리어를 증감시키는 것에 의해, 연산량, 처리지연의 증감을 적응적으로 제어할 수 있는 MIMO수신장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 예시적인 관점에 따른 MIMO수신 장치는, 복수의 송신안테나로부터 송신한 송신신호를 복수의 수신안테나에 의해 수신하고, 이 수신신호로부터 생성한 임의의 서브캐리어의 등화웨이트에 기초해 수신 신호로부터 송신신호를 분리해서 출력하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)의 기능을 가지는 MIMO수신장치로서, 수신신호로부터 각 송수신 안테나 간의 경로에 대해 얻은 시간영역의 채널응답에 기초해 코히런트대역폭을 계산하는 코히런트대역계산부와, 코히런트대역폭에 기초해 등화웨이트를 계산하는 대상 서브캐리어를 결정하는 웨이트계산제어부와, 수신신호로부터 각 송수신 안테나 간의 경로에 대해 얻은 주파수영역의 채널추정치에 기초해 각 대상 서브캐리어의 등화웨이트를 계산하는 웨이트계산부와, 등화웨이트계산이 미실시된 서브캐리어에 대해 등화웨이트를 계산하도록 하기 위해 등화웨이트를 보간처리하는 웨이트보간부를 포함한다.

본 발명의 다른 예시적인 관점에 따른 MIMO수신방법은, 복수의 송신안테나로부터 송신한 송신신호를 복수의 수신안테나에 의해 수신하고, 이들 수신신호로부터 생성한 임의의 서브캐리어의 등화웨이트에 기초해 수신신호로부터 송신신호를 분리해서 출력하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)의 기능을 사용하는 MIMO수신 방법으로서, 수신신호로부터 각 송수신 안테나 간의 경로에 대해 얻은 시간영역의 채널응답에 기초해 코히런트대역폭을 계산하는 단계와, 코히런트대역폭에 기초해 등화웨이트를 계산하는 대상 서브캐리어를 결정하는 단계와, 수신 신호로부터 각 송수신 안테나 간의 경로에 대해 얻은 주파수영역의 채널추정치에 기초해 각 대상 서브캐리어의 등화웨이트를 계산하는 단계와, 등화웨이트계산이 미실시된 서브캐리어에 대해 등화웨이트를 계산하도록 등화웨이트를 보간처리하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 주파수특성이 일정하게 간주될 수 있는 코히런트대역폭을 따라, 등화웨이트를 계산하는 대상 서브캐리어의 수를 증감된다. 전파 환경이 양호할 경우에는 등화웨이트를 요구하는 서브캐리어의 수가 감소되고 이에 의해 연산량을 삭감되고 처리 지연이 감소된다. 한편, 전파 환경이 열악할 경우에는 등화웨이트를 계산하는 대상 서브캐리어의 수가 증가되어 무선품질을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 MIMO수신장치의 구성을 보이는 블럭도이다.
도 2는 웨이트보간부의 처리를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 MIMO수신장치의 구성을 보이는 블럭도이다.
도 4는 MIMO송수신장치의 개략구성을 나타내는 설명도이다.
도 5는 관련된 MIMO수신장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

이제 본 발명의 예시적인 실시예가 첨부도면을 참조로 하여 설명될 것이다.

[제1의 실시 형태]

먼저, 도 1을 참조로 하여 본 발명의 실시형태에 따른 MMIMO수신장치가 설명될 것이다. 도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 MIMO수신장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 상술한 도 5에서와 같은 동일부호는 도 1에서 동일한 또는 유사한 부분을 나타낸다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 예시적인 실시형태에 따른 MIMO수신장치는, 메인처리부로서, 수신신호(R₁∼R_N)에 대응하는 N개의 수신신호처리부(10), 웨이트계산부(31), 등화필터(32), 및 역이산푸리에변환(IDFT)부(33₁∼33_M)에 더해, 코히런트대역폭계산부(41), 웨이트계산제어부(42), 웨이트보간부(43)를 구비한다. 이들은 전용의 신호처리회로로부터 형성될 수 있고, CPU를 이용한 연산처리부로부터 형성될 수 있고 또는 이들을 조합한 것으로부터 형성될 수 있다.

각 수신신호처리부(10_n)(n은 1∼N의 정수)는, 메인처리부로서 사이클릭프레픽스(CP : Cyclic Prefix)제거부(이하, CP제거부라고 함, 11_n), 고속푸리에변환(FFT: Fast Fourier Transform)부(12_n), 서브캐리어디맵핑부(13_n) 및 송신신호(S₁∼S_M)에 대응하는 M개의 채널추정치계산부(20_1n∼20_Mn)을 포함한다.

수신신호처리부(10_n)에 있어서, CP제거부(11_n)는 수신신호(R_n)을 수신하고, 수신신호로부터 CP에 상당하는 부분을 제거하는 기능을 가진다.

FFT부(12_n)는 CP제거부(11_n)에 의해 CP를 제거한 수신신호를 수신하고, NFFT포인트(NFFT는 2의 거듭제곱)의 FFT를 행하고, 주파수영역으로 변환된 수신신호를 출력하는 기능을 가지고 있다.

서브캐리어디맵핑부(13_n)는 FFT부(12_n)에 의해 주파수영역으로 변환된 수신신호를 구신하고, 대상 데이터통신의 통신 대역에 포함되는 서브캐리어만을 선택하고, 불필요한 서브캐리어를 솎아 내 처리하고, 수신신호(R_n)의 신호대역수신신호로서 서크배리어를 출력하는 기능을 가지고 있다.

각 채널추정치계산부(20_mn)(m은 1∼M의 정수)는 서브캐리어디맵핑부(13_mn)으로부터 출력된 수신신호(R_n)의 신호대역 수신신호를 레퍼런스 수신신호로서 사용하여 수신신호(R_n)에 포함되는 송신신호(S_m)의 채널추정치를 산출한다. 채널추정치계산부(20_mn)는 레퍼런스신호생성부(21_mn), 상관처리부(22_mn), 역고속푸리에변환(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)부(이하, IFFT부라 함, 23_mn), 잡음패스제거부(24), 및 FFT부(25_mn)을 구비한다.

레퍼런스신호생성부(21_mn)는 수신신호(R_n)의 레퍼런스수신신호와의 상관처리에 사용되는 레퍼런스신호를 생성하는 기능을 가진다. 이 레퍼런스신호생성부(21_mn)는 레퍼런스수신신호의 부호특성을 완전히 캔슬하는 제로포싱(ZF:Zero Forcing)법, 상관처리에 있어서의 잡음강화를 억제하는 최소평균제곱오차 (MMSE:Minimum Mean Square Error)법, 클리핑(clipping)법 등을 쓸 수 있다.

상관처리부(22_mn)는 수신신호(R_n)의 레퍼런스수신신호와 레퍼런스신호생성부(21_mn)로부터의 레퍼런스신호와의 상관처리를 실시하여 주파수영역의 채널을 추정하고 서브캐리어 k(0≤k≤N_DFT1）에 대한 송신안테나(A_1m)와 수신안테나(A_2n)의 채널추정치를 얻는 기능을 가지고 있다.

IFFT부(23_mn)는 상관처리부(22_mn)에 의해 추정된 주파수영역의 채널추정치를 시간영역의 채널응답으로 변환하는 기능을 가지고 있다.

잡음패스제거부(24_mn)는 IFFT부(23_mn)의 출력인 주파수영역의 채널응답으로부터 잡음만을 구비하는 포인트의 신호(잡음패스)를 제거하는 기능을 가지고 있다.

FFT부(25_mn)는 잡음패스제거부(24_mn)에에 의해 잡음패스 제거된 채널응답의FFT를 실시하고 잡음억제된 주파수영역의 채널추정치를 출력하는 기능을 가지고 있다.

코히런트대역폭계산부(41)는 수신신호처리부(10₁∼10_N)의 채널추정치계산부(20₁₁∼20_MN)에 있어서의 각 IFFT부(23₁₁∼23_MN)의 출력으로부터, 즉, 각 송수신안테나 간의 경로에 대해 얻은 시간영역의 채널층답으로부터, 코히런트대역폭을 계산하는 기능을 가지고 있다.

웨이트계산제어부(42)는 코히런트대역폭계산부(41)에 의해 얻은 코히런트대역폭을 수신하고, 이 코히런트대역폭에 기초해 등화웨이트를 계산해야 할 대상서브캐리어를 결정하고, 이 대상서브캐리어를 나타내는 서브캐리어정보를 출력하는 기능을 가지고 있다.

웨이트계산부(31)는 각 수신신호처리부(10₁∼10_N)의 채널추정치계산부(20₁₁∼20_MN)에 있어서의 FFT부(25₁₁∼25_MN)의 출력, 즉, 송수신 안테나 간의 각 경로에 대해 얻은 주파수영역의 채널추정치와 웨이트계산제어부(42)의 출력인 서브캐리어정보를 수신하고, 이 서브캐리어 정보에 의해 지정된 각 대상서브캐리어에 대해 등화웨이트를 계산하는 기능을 가지고 있다.

웨이트보간부(43)는 웨이트계산부(31)의 출력인 등화웨이트와, 웨이트계산 제어부(42)의 출력인 등화웨이트를 계산하는 대상을 나타내는 서브캐리어정보를 수신하고 웨이트계산부(31)로부터 등화웨이트를 보간 처리하는 것에 의해, 대상서브캐리어에서, 웨이트로 등화웨이트계산이 미실시된 서브캐리어에 대해 등화웨이트를 계산하는 기능을 가지고 있다.

등화필터(32)는 웨이트보간부(43)로부터의 등화웨이트 및 서브캐리어디맵핑부(13₁∼13_N)에 의해 얻은 수신신호(R₁∼R_N)의 신호대역수신신호를 수신하고, 주파수영역에서 이 신호대역수신신호를 등화처리하는 것에 의해, 서브캐리어 k에 대해 주파수영역의 등화신호를 얻는 기능을 가지고 있다.

IDFT부(33₁∼33_M)은 등화필터(32)의 출력인 주파수영역의 등화신호를 수신하고 이 등화신호를 시간영역의 신호로 변환하도록 이 등화신호에 대해서 IDFT처리를 행하고, 각 송신신호(S₁∼S_M)에 대응하는 원상회복신호(D₁∼D_M)를 출력하는 기능을 가지고 있다.

(제1실시형태의 동작)

다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시형태에 따른 MIMO수신 장치의 동작에 대해서 설명한다. 도 2는 웨이트보간부의 처리를 나타내는 설명도이다. 본 실시형태에 따른 MIMO수신장치의 수신신호처리부(10₁∼10_N)는 상술한 도 5와 동일하고, 이의 설명은 여기에서 반복되지 않을 것이다.

코히런트대역폭계산부(41)는 수신신호처리부(10₁∼10_N)의 채널추정치계산부(20₁₁∼20_MN)에서 IFFT부(23₁₁∼23_MN)에 의해 얻은 각각의 채널응답에 대해 시간창폭 T내의 송신안테나(A_1m)로부터 수신안테나(A_2n)의 경로에서 전력프로필 P_m _,n(t)를 얻는다. 또한, 코히런트대역폭계산부(41)는 수학식(9)에 의해 평균전력 프로필 P(t)을 얻는다.

다음으로, 코히런트대역폭계산부(41)는 수학식(10)에 의해 지연분산 σ를 얻는다.

여기서,

는 전력에 의해 가중된 시간평균치로, 수학식(11)에 의해 얻어진다.

마지막으로, 코히런트대역폭계산부(41)는 지연분산 σ로부터 코히런트대역폭 f_coh를 수학식(12)에 의해 얻는다.

웨이트계산제어부(42)는 등화웨이트를 계산해야 할 서브캐리어 y(대상서브캐리어)를 결정하고, 이 대상서브캐리어를 나타내는 서브캐리어정보를 웨이트계산부(31)에 대하여 통지한다. 등화웨이트를 계산하는 서브캐리어 y는 다음과 같이 얻어진다.

먼저, 서브캐리어간격 f_SC가 코히런트대역폭 f_coh와 비교된다. 서브캐리어간격f_SC가 클 경우에는, 모든 서브캐리어가 y(0≤y≤N_DFT －1)로 정의된다.

한편, 코히런트대역폭 f_coh이 클 경우, 등화웨이트를 계산하는 대상으로서 서브캐리어 y가 예를 들면, 수학식(13)과 같이 코히런트대역폭 f_coh를 초과하지 않는 서브캐리어 간격의 서브캐리어로 정의된다.

주파수특성이 코히런트대역폭 f_coh내에서 일정한 것으로 간주될 수 있기 때문에 서브캐리어간격은 코히런트대역폭 f_coh를 초과하지 않는 것으로 설정된다.

웨이트계산부(31)는 웨이트계산제어부(42)로부터 통지되는 등화웨이트를 계산하는 대상으로서 서브캐리어 y에 대하여 등화웨이트를 계산한다.

웨이트보간부(43)는 웨이트계산제어부(42)로부터 통지되는 등화웨이트를 계산하는 대상으로서 서브캐리어 y 이외의 서브캐리어에 대해서, 서브캐리어 y의 등화웨이트를 써서 보간 처리를 행한다. 예를 들면, 도 2와 같이, 각 서브캐리어 y의 등화웨이트는 서브캐리어 y의 양측에서 f_coh의 범위내의 서브캐리어에 대하여 복사되고, 미계산된 서브캐리어의 등화웨이트로 사용된다.

(제1실시형태의 효과)

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 주파수특성이 일정한 것으로 간주되는 코히런트대역폭을 따라서 등화웨이트를 계산하는 서브캐리어가 증감될 수 있다. 따라서, 전파 환경이 양호할 경우에는 처리 지연을 감소시킨다. 전파 환경이 열악할 경우에는 수신 품질을 확보할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 평균전력 프로필로부터 코히런트대역폭이 얻어진다. 그러나, 상술한 처리는 송신안테나(A_1m)로부터 수신안테나(A_2n)의 경로에 있어서의 전력프로필 P_m _,n(t)으로부터 코히런트대역폭을 얻는 것에 의해 개별의 경로에서 실행될 수 있다.

(제2실시형태)

다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2실시형태에 따른 MIMO수신장치에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 MIMO수신장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1과 같은 동일부호는 도 3에서와 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다.

본 실시형태에 따른 MIMO수신장치에서는, 제1실시형태에 비교해 각 수신신호 처리부(10₁∼10_N)의 채널추정치계산부(20₁₁∼20_MN)에, 전력변동검출부(26_ll∼26_MN)이 각각 추가되어 있다.

전력변동검출부(26)는 FFT부(25_mn)에서 주파수영역으로 변환한 수신신호와, 코히런드대역폭계산부(41)로부터의 코히런트대역폭을 수신하고 전력이 변동하고 있는 서브캐리어를 검출하는 기능을 가지고 있다.

웨이트계산제어부(42)는 코히런드대역폭계산부(41)에 의해 얻은 코히런트대역폭과 전력변동검출부(26₁₁∼26_MN)의 검출결과를 수신하고 이 코히런트대역폭과 검출결과에 기초해 등화웨이트를 계산하는 대상서브캐리어를 결정하고, 등화웨이트를 계산하는 서브캐리어정보를 얻는 기능을 가지고 있다.

본 실시형태에 따른 MIMO수신장치의 다른 구성에 대해서는 제1실시형태와 같으므로, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.

(제2실시형태의 동작)

다음으로, 본 발명의 제2실시형태에 따른 MIMO수신장치의 동작에 대해서 설명한다.

수신신호처리부(101∼10N)의 채널추정치계산부(2011∼20MN)에 있어서의 전력변동검출부(2611∼26MN) 각각은 코히런트대역폭간격으로 주파수영역의 평균수신전력을 얻고, 그 평균수신전력에 기초해 ⅩdB를 검출문턱값으로 하여 코히런트대역폭내의 각 서브캐리어의 수신전력과 비교한다. 서브캐리어의 수신전력이 검출문턱값 이하가 되는 서브캐리어를 웨이트계산제어부(42)에 통지한다. 웨이트계산제어부(42)는 검출문턱값 이상이 되는 서브캐리어를 웨이트계산제어부(42)에 통지하도록 해도 좋다.

웨이트계산제어부(42)는 전력변동검출부(2611∼26MN)에 의해 검출된 서브캐리어정보의 논리합인 검출서브캐리어 z를 얻고, 전술한 제1실시형태와 같은 동작으로 등화웨이트를 계산하는 서브캐리어 y(대상서브캐리어)에 더해, 대상서브캐리어를 나타내는 서브캐리어정보를 출력한다.

웨이트계산부(31)는 웨이트계산제어부(42)로부터 통지된 서브캐리어정보에 기초해 서브캐리어 y와 검출서브캐리어 z에 대하여 등화웨이트를 계산한다.

웨이트보간부(43)는 전술한 제1실시형태와 같은 동작으로 서브캐리어 y이외의 서브캐리어의 등화웨이트를 얻은 후, 웨이트계산부(31)에 의해 얻은 검출서브캐리어 z의 등화웨이트로 검출서브캐리어 z에 대해서 교체한다.

(제2실시형태의 효과)

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 등화웨이트의 위상변동이 심할 경우라도, 특성열화를 막을 수 있다.

본 발명은, 복수의 수신안테나에서 수신한 싱글 캐리어 신호를 주파수영역의 신호로 변환하고, 주파수영역의 신호처리에 의해 신호의 원상회복을 행하는 MIMO수신 장치에 적합하고, 특히, 등화웨이트를 생성해서 송신신호의 분리를 행하는 MIMO수신장치에 유용하다.

10 : 수신신호처리부 11 : CP제거부
12 : FTT부 13 : 서브캐리어디맵핑부
20 : 채널추정치계산부 21 : 레퍼런스신호생성부
22 : 상관처리부 23 : IFFT부
24 : 잡음패스제거부 25 : FFT부
31 : 웨이트계산부 32 : 등가필터
33 : IDFT부 41 : 코히런트대역폭계산부
42 : 웨이트계산제어부 43 : 웨이트보간부

Claims

복수의 송신안테나로부터 송신된 송신신호를 복수의 수신안테나에서 수신하고, 이 수신신호로부터 생성한 임의의 서브캐리어의 등화웨이트에 기초해 상기 수신신호로부터 상기 송신신호를 분리해서 출력하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)의 기능을 가지는 MIMO수신장치로서,
상기 수신신호로부터 상기 각 송수신 안테나 간의 경로에서 얻은 시간영역의 채널응답에 기초해, 코히런트대역폭을 계산하는 코히런트대역폭계산부,
상기 코히런트대역폭에 기초해 등화웨이트를 계산하는 대상 서브캐리어를 결정하는 웨이트계산제어부,
상기 수신신호로부터 상기 각 송수신 안테나 간의 경로에서 얻은 주파수영역의 채널추정치에 기초해 상기 대상 서브캐리어의 등화웨이트를 각각 계산하는 웨이트계산부,
등화웨이트가 계산되지 않은 서브캐리어에 대해 등화웨이트를 계산하도록 등화웨이트를 보간처리하는 웨이트보간부를 포함하는 MIMO수신장치.
제1항에 있어서, 상기 웨이트계산제어부는 상기 코히런트대역폭계산부에 의해 얻
제2항에 있어서, 상기 코히런트대역폭계산부는 평균전력프로필로부터 코히런트대역폭을 계산하는 MIMO수신장치.
제2항에 있어서, 상기 코히런트대역폭계산부는 상기 각 송수신 안테나 간의 경로에 있어서의 전력프로필로부터 코히런트대역폭을 계산하는 MIMO수신장치.
제2항에 있어서, 상기 등화웨이트보간부는 등화웨이트를 계산한 서브캐리어의 양측에서 코히런트대역폭내의 서브캐리어에 대해 상기 웨이트계산부에서 계산한 등화웨이트를, 등화웨이트를 계산하지 않은 서브캐리어의 등화웨이트로 사용하는 MIMO수신장치.
제1항에 있어서, 각 서브캐리어의 전력변동을 검출하는 전력변동검출부를 더 포함하는 MIMO수신장치.
제6항에 있어서, 상기 전력변동검출부는 코히런트대역폭간격으로 주파수영역의 평균수신전력으로부터 검출문턱값을 결정하고, 코히런트대역폭내의 각 서브캐리어의 수신전력과 상기 검출문턱값을 비교하고, 수신전력이 검출문턱값 이하, 또는 검출문턱값 이상이 되는 서브캐리어를 검출서브캐리어로서 검출하는 MIMO수신장치.
제6항에 있어서, 상기 웨이트계산제어부는 상기 전력변동검출부에서 검출한 검출서브캐리어를 등화웨이트를 계산해야 할 서브캐리어로서, 상기 대상서브캐리어에 포함시키는 MIMO수신장치.
복수의 송신안테나로부터 송신한 송신신호를 복수의 수신안테나에서 수신하고, 이 수신신호로부터 생성한 임의의 서브캐리어의 등화웨이트에 기초해 상기 수신신호로부터 상기 송신신호를 분리해서 출력하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)의 기능을 사용한 MIMO수신방법으로서,
상기 수신신호로부터 상기 각 송수신 안테나 간의 경로에 대해 얻은 시간영역의 채널응답에 기초해 코히런트대역폭을 계산하는 단계,
상기 코히런트대역폭에 기초해 등화웨이트를 계산하는 대상 서브캐리어를 결정하는 단계,
상기 수신신호로부터 상기 각 송수신 안테나 간의 경로에 대해 얻은 주파수영역의 채널추정치에 기초해 상기 대상 서브캐리어의 등화웨이트를 각각 계산하는 단계,
등화웨이트를 계산하지 않은 서브캐리어에 대해 등화웨이트를 계산하도록 등화웨이트를 보간처리하는 단계를 포함하는 MIMO수신방법.
제9항에 있어서, 대상 서브캐리어를 결정하는 단계는 코히런트대역폭을 계산하는 단계에서 얻은 코히런트대역폭을 사용하여 코히런트대역폭을 초과하지 않은 서브캐리어간격에서 상기 대상서브캐리어를 결정하는 단계를 포함하는 MIMO수신방법.
제10항에 있어서, 코히런트대역폭을 계산하는 단계는 평균전력프로필로부터 코히런트대역폭을 계산하는 단계를 포함하는 MIMO수신방법.
제10항에 있어서, 코히런트대역폭을 계산하는 단계는 상기 각 송수신 안테나 간의 경로에서의 전력프로필로부터 코히런트대역폭을 계산하는 단계를 포함하는 MIMO수신 방법.
제10항에 있어서, 등화웨이트를 보간처리하는 단계는 등화웨이트를 계산한 서브캐리어의 양측에서 코히런트대역폭내의 서브캐리어에 대해 등화웨이트를 계산하는 단계에서 계산된 등화웨이트를, 등화웨이트를 계산하지 않은 서브캐리어에 대해 등화웨이트로서 사용하는 단계를 포함하는 MIMO수신방법.
제9항에 있어서, 각 서브캐리어의 전력변동을 검출하는 단계를 더 포함하는 MIMO수신방법.
제14항에 있어서, 전력변동을 검출하는 단계는 코히런트대역폭간격에서 주파수영역에서의 평균수신전력으로부터 검출문턱값을 결정하고, 검출문턱값을 코히런트대역폭 내의 각 서브캐리어의 수신전력과 비교하고 수신전력이 검출문턱값 이상 또는 이하인 서브캐리어를 검출서브캐리어로 검출하는 단계를 포함하는 MIMO수신 방법.
제14항에 있어서, 대상 서브캐리어를 결정하는 단계는 상기 전력변동을 검출하는 단계에서 검출한 검출 서브캐리어를, 등화웨이트를 계산해야 할 서브캐리어로서, 상기 대상 서브캐리어에 포함시키는 단계를 포함하는 MIMO수신방법.